Учени от Руската федерация и от Италия предлагат компактна сензорна система, позволяваща да се реализира функционалността на електронен нос.
Тази разработка е от раздела на гъвкавата електроника, която може да анализира издишвания въздух, а също и да открие патологии на дихателните пътища и на органите.
В хода на експериментите се установява висока точност при откриването на болни с ХОББ – възпалително заболяване на дихателните пътища, което повишава риска от усложнения при COVID-19. За своята разработка учените разказват в издание за медицински изделия.
Със сензорна система електронен нос откриват белодробни болести
Разработката на сензорната система е подкрепена с грант от Научния фонд на Руската федерация.
ХОББ е сериозен проблем, тъй като вследствие на заболяването се ограничава физическата работоспособност и се стига до инвалидност.
Нарушението на функцията на органите предизвиква редица изменения в метаболизма на човешкия организъм, което се отразява и на състава на издишвания въздух.
Анализът може да се използва за откриване на болести не само на дихателната система, но и на други вътрешни органи, например, на стомаха.
Предложената концепция за електронен нос позволява провеждане на оперативен контрол и предварително откриване на заболявания в рамките на няколко минути.
Самите сензори са за многократна употреба, а основно данните и определените възможни патологии на органите се пренасят от приборната част в цифровата с използване на метод за статистически анализ на данни, включително и чрез възможностите на изкуствения интелект.
На какво се базира системата за електронен нос
Системата е изготвена на основата на въглеводородни модифицирани нанотръбички, което позволява на електронния нос да съвмести в себе си различни нужни свойства.
Например, от въглеводородните тръби могат да се създадат гъвкави и еластични пропускливи мембрани.
Тези мембрани са необходими, за да се обезпечи системата със слой със зададена електронна структура, която ще отговаря за работата на устройството.
Въглеводородните модифицирани нанотръбички са синтезирани по аерозолния метод чрез химическо отлагане на газова фаза.
Тази технология и с висока производителност, лесно се мащабира и мембраните от нанотръбички могат да се нанасят на всякакви повърхности.
Разработката на технологията на нанотръбичките, от които се състои сензорната система, също е подкрепена с руски грант.
В какво се състои експериментът на електронния нос
В изследването на ефективността на новата система участват 12 болни с ХОББ и 9 здрави в съответствие с правилата на клиничните изпитвания.
Пробите от издишвания въздух се вземали в полиетиленови торбички от политетрафлуоретилен, много инертен материал, съдържащ сензорна матрица.
Доброволците издишвали максимално и надували полиетиленовата торбичка. Сензорната матрица вътре в торбичката била в контакт с издишвания въздух около 3 минути, за да могат всички датчици да успеят напълно да сработят и да взаимодействат с газовите молекули, характеризиращи патологията.
След това системата се изчиства със сух въздух за провеждане на следващото изследване, проби се вземали от всеки участник с интервал от един час.
Системата открива всички хора с ХОББ, съответно може да се твърди, че устройството е ефективно. В издишания въздух се открива повишена концентрация на азотен диоксид.
Съдържанието на газ е по-малко от 1 молекула на милион молекули издишан въздух, което е признак на висока чувствителност на разработените сензори.
Също учените проверяват своята система върху газове, които могат да характеризират други заболявания. Летливите вещества, избрани за настоящото изследване – амоняк, азотен диоксид, натриев хипохлорид, вода, бензол, водород, сулфит, ацетон и проетанол, са свързани със специфични заболявания и потенциално могат да бъдат разгледани като техни биомаркери.
Така съдържанието на 2-пропанол, бензол, етанол и ацетон в издишвания въздух е повишено при хора с рак на белите дробове, докато ацетон се открива при захарен диабет.
Високата концентрация на амоняк в издишания от човек въздух е свързана със заболявания на черния дроб или на бъбреците, а сероводородът е биомаркер на астма.
Установено е, че концентрацията на натриев хипохлорид е характерна за детската възраст при бронхиална астма и кистозна фиброза.
Освен руски и италиански учени от Католическия университет на Светото сърце в Милано, участват и изследователи от Университет Аялто, Финландия и от Сръбския университет в Нови Сад.
